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GPS/SINS组合导航技术研究及工程实现

作　者: 王永明
导　师: 陈庆伟
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 捷联惯性导航 GPS 组合导航卡尔曼滤波算法
分类号: TN967.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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引　用: 22次
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内容摘要

本文对捷联惯性导航(SINS)系统和全球定位导航系统(GPS)进行了认真地分析，对SINS／GPS组合导航技术进行了深入的研究。针对组合导航中的滤波技术，本文在工程背景下，深入研究了位置、速度组合的卡尔曼滤波算法，并完成算法实现。本文对滤波算法的工程实现做了详细说明，对多种组合导航滤波算法进行了认真地分析和比较。工程实验结果表明，GPS／SINS组合导航的精度相对纯捷联系统有了显著提高，

全文目录

1 绪论  6-10
  1.1 导航技术的发展过程  6
  1.2 捷联式惯性导航系统  6-8
  1.3 GPS卫星导航系统  8
  1.4 组合导航  8
  1.5 本文内容安排  8-10
2 捷联惯性导航系统  10-29
  2.1 地球  10
  2.2 常用坐标系  10-11
  2.3 捷联惯导基本原理  11-15
    2.3.1 比力方程  12-13
    2.3.2 姿态矩阵  13-14
    2.3.3 导航参数计算  14-15
  2.4 初始对准  15-16
  2.5 姿态矩阵的计算  16-21
    2.5.1 四元数法  17-18
    2.5.2 四元数在捷联惯导中的应用  18-21
  2.6 姿态角的提取  21-22
  2.7 速度位置计算  22-24
    2.7.1 速度计算  22-23
    2.7.2 位置计算  23-24
  2.8 捷联惯性导航系统程序编排  24-26
  2.9 误差分析  26-28
  2.10 本章小结  28-29
3 GPS导航系统  29-35
  3.1 GPS技术发展概况  29
  3.2 GPS系统组成  29-30
  3.3 GPS定位原理  30-31
  3.4 GPS信号结构  31-32
  3.5 GPS误差  32-34
  3.6 差分GPS  34
  3.7 本章小结  34-35
4 GPS／SINS组合导航技术研究  35-47
  4.1 GPS／SINS组合模式  35-38
    4.1.1 松散组合  36-37
    4.1.2 紧密组合  37-38
  4.2 组合导航的数据处理-滤波算法  38-40
    4.2.1 卡尔曼滤波中的几个问题  38-40
  4.3 GPS／SINS组合导航系统建模  40-45
    4.3.1 状态和量测的选取  40-41
    4.3.2 系统的状态方程  41-44
    4.3.3 组合导航系统的测量方程  44-45
    4.3.4 系统方程的离散化  45
  4.4 本章小结  45-47
5 组合导航的工程实现及实验结果分析  47-62
  5.1 组合导航实物仿真系统的硬件组成  47-48
    5.1.1 惯性组件  47
    5.1.2 GPS接收机  47
    5.1.3 接口卡  47-48
    5.1.4 导航计算机  48
  5.2 卡尔曼滤波器的设计  48-50
    5.2.1 卡尔曼滤波器  48-49
    5.2.2 卡尔曼滤波器在组合导航系统中的应用  49
    5.2.3 卡尔曼滤波器在实际应用中的问题  49-50
  5.3 组合导航系统的软件设计  50-52
  5.4 组合导航系统的实物试验  52-61
  5.6 本章小结  61-62
结束语  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录A 惯性组件和GPS接收机实物图  67-68
附录B 动态实验系统实物图  68

GPS/SINS组合导航技术研究及工程实现

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